Réglage High Torque vs High Speed

[koto]

Dans sa vidéo sur les batteries, Bonheur Sur Seine nous fait comprendre que le nombre de parallèle sur le montage des cellules de la batterie influe sur le fait d'avoir une roue plutôt high torque ou high speed. Ma première question est la suivante: Est-ce le seul paramètre qui compte pour passer une roue en mode High Torque ? Je suppose que le courant est géré par le BMS pour savoir exactement l'intensité de courant vers le moteur mais en effet, si la batterie est capable de délivrer plus de courant on peut supposer que le moteur peut donc potentiellement recevoir plus de courant qu'avec une batterie qui a moins de  "parallèle".

Autre question, de toutes les façons si on décide d'avoir une tension de 100V, si on veut ajouter de la batterie on n'a pas d'autres choix que de les monter en parallèle de toutes les façons. Dans ce cas, on n'a pas vraiment le choix en fait. Où est donc cette possibilité de passer la roue en mode High Torque ou High Speed ?

On peut probablement faire des choix au niveau  du BMS. Alors la question est alors est-ce que c'est surtout au niveau BMS que ça se gère finalement cette affaire là ? (en supposant que les autres composants sont déjà calibrés pour supporter le courant en high torque ou high speed. A priori, si c'est bien fait, si on demande trop de courant il y a coupure de toutes les façons)

Si on peut régler cette affaire ailleurs, je suppose que c'est au niveau du moteur alors que ça se trouve. Cela voudrait-il dire que ce n'est pas le même moteur qu'il y a dans une roue high torque et high speed ?

Si c'est bien le même moteur qu'il y a dans ces deux versions d'un même modèle et que le fonctionnement high torque ou high speed ne se fait que de façon logicielle, est-ce qu'on ne peut pas envisager de pouvoir choisir ce mode dans l'application de paramétrage de la roue ? On aurait ainsi une roue qui peut passer en mode high torque ou high speed par simple clic sur l'application.

Merci aux techos du forum d'éclairer ma lanterne 🙂

 

Modifié le 31 octobre 2020 par koto

[touthmosis]

La puissance du moteur est fixé par le constructeur ... du moteur et ne peu être modifié sans refaire les bobinages.

Les batteries peuvent délivrer la tension nécessaire tant que la charge reste aux environs de 80%, en dessous le logiciel adapte la vitesse et la puissance pour éviter une forte chute de tension qui conduirait à la destruction des cellules. Dans la formule P=UxI on voit que pour une puissance donnée, si la tension (U) diminue  l'intensité (I) augmente donc une batterie faible verrait la demande de courant augmenter dans des proportions dangereuses. Le BMS et la CM agissent pour éviter cette situation.

Ils agissent aussi pour limiter la vitesse de rotation du moteur qui dans certaines circonstances pourrait s'emballer jusqu'à sa destruction.

Dire que l'on peu choisir entre haute puissance et haute vitesse sur un même moteur avec les mêmes contrôleurs est un peu utopique , mais bon ....ça fait plus vendeur 

Sauf à être doué en programmation, il n'est pas envisageable au commun des mortel de rentrer dans le logiciel de contrôle du moteur, c'est une question de sécurité.

Modifié le 31 octobre 2020 par touthmosis

[LFboard]

Yo, 

Pour moi cette différence est une donnée technique qui manque cruellement au acheteur de gyroroue, je suis presque sur que c'est une histoire de kv moteur. 

En esk8 cette notion est très utilisée dans les choix de matériel et calcul de vitesse. Perso je tourne aux alentour de 140kv sur des moteur 6354 pour avoir un max de couple et assez pour aller à 50.

Il s'agit en gros du résultat en tour par min par volt injecté. 

Je pense que c'est au niveau du bobinage.

A mon avis c'est une donnée que tous le monde devrait connaître sur le moteur et pas de torque version ou hs qui pour moi est pas très clair(surtout après avoir testé la msp c30 et c38).

De sorte que si tu veux acheter une sherman tu sois prévenu que c'est une merguez à bas régime et tape facilement les 200amp pour rien alors qu'une msp torque dépasse rarement les 150amp dans la même situation à basse vitesse ( genre en ville et visible en max sous euc world). 

A contrario je trouve une consommation plus fluide à haute vitesse.

Ce ressenti est le même sur mes esk8 avec leur kv moteur donc si quelqu'un a plus d' info concernant cette donnée technique moteur je suis preneur. 

Ride safe et enjoie! 

 

[Techos78]

Il y a 8 heures, koto a dit :

Je suppose que le courant est géré par le BMS pour savoir exactement l'intensité de courant vers le moteur

Ben non, ce serait contraire à la philosophie des packs pour roues électriques. C'est un problème de sécurité, la batterie doit absolument donner tout le courant qu'elle peut. C'est différent pour tous les packs génériques (trottinettes etc..) qui ont une limitation de courant de sortie, concrétisée par une rangée de mosfets de puissance.

Ceci dit, sur certaines roues, on commence à voir des bms avec des composants en sortie, mais ce n'est pas pour gérer le courant mais pour faire cohabiter plusieurs packs qui n'ont pas forcément le même niveau de charge.

Exemple de bms Kingsong, 60V--420Wh : il n'y a aucun contrôle de courant de sortie, c'est la carte mère qui gère ça :

En haut à gauche la coupure de charge, en haut à droite l'anti-retour de tension sur le port, de chaque côté les 16 by-pass d'équilibrage avec détection sous et sur-tension, et c'est tout, sortie directe sans coupure.

Il y a 8 heures, koto a dit :

Si c'est bien le même moteur

Je pense que non, mais je n'ai aucune certitude.

Par principe, le couple moteur dépend de l'effort tangentiel entre les électro-aimants du stator et les aimants collés sur la jante. Cet effort dépend du nombre d'ampère-tours (N.I) que l'on injecte dans chaque pièce polaire. Si on veut du couple, on ajoute une spire, mais on aura plus de force contre-électro-motrice (fcem) à haute vitesse, la vitesse maxi sera plus faible. Et quand on retranche une spire, c'est l'inverse.

En résumé, selon le bobinage, pour un même courant on aura + de couple avec - de vitesse , ou - de couple avec + de vitesse. 
De mémoire, il y a eu la MS2 dispo avec 3 moteurs, référencés il me semble HS, MS, LS, je reste persuadé que c'était le bobinage qui était différent mais je n'en ai jamais eu confirmation. 

Il est possible que la carte mère soit légèrement adaptée, car modifier les bobinage change l'inductance et peut modifier un peu les temps de commutation. Comme c'est le µcontrôleur qui gère les signaux moteur, il est possible que le firmware soit différent... mais j'en sais rien, les constructeurs n'ont jamais communiqué à ce sujet.

Edit :

Il y a 1 heure, LFboard a dit :

Je pense que c'est au niveau du bobinage.

Oups, je viens de voir (un peu tard) que @LFboard l'avait déjà dit... désolé.

Modifié le 31 octobre 2020 par Techos78

[elric]

il y a 26 minutes, Techos78 a dit :

En résumé, selon le bobinage, pour un même courant on aura + de couple avec - de vitesse , ou - de couple avec + de vitesse. 

Donc, si j'ai bien compris, une version Speed a vitesse equivalente sera plus econome  qu'une version torque ?

[koto]

@LFboard @Techos78  Merci pour vos réponses qui visiblement sont bien utiles pour moi qui ne sais pas grand chose dans ce domaine. Donc, ma réflexion suite à ma méconnaissance sur le paramétrage de tout ça via une application est juste hors sujet.

Au passage, je comprends d'après les explications de @Techos78 que c'est surtout le logiciel de la carte mère qui gère le contrôle de l'intensité de courant à injecter. C'est la carte mère qui reçoit les informations du gyroscope et qui prend la décision sur la puissance dont a besoin  pour rester en équilibre. Pour cela, il demande à la batterie d'injecter du courant. C'est bien ça ?

Autre question: qui prend la décision de la coupure moteur quand l'intensité de courant demandée est considérée comme étant trop élevée ? (toujours le logiciel de la carte mère j'ai l'impression)

[koto]

Au passage, je constate qu'aussi bien sur ma Tesla que ma MSX, sur le moteur il est écrit: 60V <numéro-de-série> HB C30. Ca veut dire quoi ?

J'ai lu par ailleurs un gars qui écrit qu'une MSP C30 serait une High Speed et une MSP C38 une High Torque. Ce serait effectivement bien d'avoir plus d'infos sur les caractéristiques de ces moteurs pour mieux comparer nos moteurs. On peut peut-être dire que c'est aussi utile de connaître la vitesse max du moteur que son couple max.

 

 

Modifié le 31 octobre 2020 par koto

[misc]

Pour le voltage je crois qu’ils font juste un peut n’importe quoi tant que ça ne crame pas. (Peut me tromper, quelqu’un?)

Le chiffre C (C30, C38) c’est la largeur de l’aimant en mm, plus c’est large plus il est capable de couple.

Modifié le 1 novembre 2020 par misc

[koto]

il y a 24 minutes, misc a dit :

Pour le voltage je crois qu’ils font juste un peut n’importe quoi tant que ça ne crame pas. (Peut me tromper, quelqu’un?)

Le chiffre C c’est la largeur de l’aimant en mm, plus c’est large plus il est capable de couple.

merci 🙂

 

[Techos78]

il y a 24 minutes, elric a dit :

Donc, si j'ai bien compris, une version Speed a vitesse equivalente sera plus econome  qu'une version torque ?

Difficile à dire, j'ai le sentiment que la différence doit être anecdotique. La commande de puissance est modulée en largeur (pwm), et comme l'a rappelé @koto c'est un asservissement qui, en fonction des capteurs, envoie le courant strictement nécessaire. Comme ce sont les ampères-tours N.I qui crée le couple, un moteur high speed qui a moins de spires aura besoin de plus de courant pour avoir le même couple. Mais comme il y aura moins de fcem, la tension moyenne nécessaire pour créer ce courant sera moindre.

Est-ce que ça se compense... mystère.

C'est hyper important, la puissance injectée dans le moteur est le produit U.I mais le U on ne le connaît pas. Ce serait une erreur de penser que c'est la tension batterie, 100 V par exemple. Si on mesure 100 Ampères dans le moteur (c'est ce que fait Gotway), il est faux d'imaginer que cela fait une puissance de 10000 Watts. La modulation de largeur donne une tension moyenne qui est sensiblement fonction de la tension crête 100 V multiplié par le taux de modulation, le tout lissé par l'inductance des bobines. D'ailleurs, le moteur qui a une résistance interne inférieure à 100 milliOhms n'a pas besoin d'une grosse tension, sauf à l'extrême limite du face-plante de haute vitesse, essentiellement pour lutter contre la fcem.

J'incite à bien faire la différence entre tension crête, tension moyenne et tension efficace, ces valeurs sont très différentes dans les commandes pulsées.

J'imagine (?) que tous les moteurs ont des rendements relativement voisins, supérieurs à 90%. Il est vrai que les roues puissantes et à tension élevée (84...100V) consomment un peu plus que les roues 60 Volts, mais à mon avis c'est surtout parce que l'asservissement est plus "raide" (pédales plus rigides, ce qui n'est pas gratuit) et aussi que les pilotes sont plus 'enthousiastes" et sollicitent davantage leur engin. 

[Techos78]

il y a 45 minutes, koto a dit :

C'est la carte mère qui reçoit les informations du gyroscope et qui prend la décision sur la puissance dont a besoin  pour rester en équilibre. Pour cela, il demande à la batterie d'injecter du courant. C'est bien ça ?

Oui, c'est la cm qui gère le courant. Elle gère aussi les alarmes de fin de batterie (bip et tb), et elle arrête tout à tension trop basse. ce que ne peut pas faire les bms e-roues qui n'ont pas les mosfets de coupure en sortie.

[LFboard]

J'adore ce sujet je l'attendais, 

Ducoup grâce à vous messieurs nous parlons :

-Largeur d'aimant avec le c ( c30 c38). 

-le nombre de spire du moteur.

-le couple NI géré par la carte mère.

-En esk8 et modelisme kv moteur nombre de v par erpm.

Cela influe sur la consommation et la chauffe des engins mais pas encore de quoi le simuler.. 

En tout cas pour la question de la coupure on a déjà vu des cartes mère griller et les câbles fondre sur msx, c'est aussi une limite lol

Ride safe et enjoie! 

[koto]

il y a 25 minutes, LFboard a dit :

J'adore ce sujet je l'attendais, 

Ducoup grâce à vous messieurs nous parlons :

-Largeur d'aimant avec le c ( c30 c38). 

-le nombre de spire du moteur.

-le couple NI géré par la carte mère.

-En esk8 et modelisme kv moteur nombre de v par erpm.

Cela influe sur la consommation et la chauffe des engins mais pas encore de quoi le simuler.. 

En tout cas pour la question de la coupure on a déjà vu des cartes mère griller et les câbles fondre sur msx, c'est aussi une limite lol

Ride safe et enjoie! 

Super que ça te passionne mais dans ce cas pour l'ignard que je suis je veux bien avoir un peu de détails pour des novices. Voici quelques questions de béotien. Je vous laisse vous lacher rivaliser d'ingéniosité et de pédagogie pour essayer de nous faire comprendre tout ça.

• Principe de rotor et stator: Je comprends qu'il y a un truc fixe et qu'il y a un truc qui tourne. Physiquement pour nos roues, ça se trouve où le rotor est le stator ?
• L'aimant en question, ça se trouve où exactement ? Je comprends de nos échanges qu'un aimant d'épaisseur plus grand apporte au moteur un couple plus important (il ne faut peut être pas aller plus loin dans le cours d'électromagnétisme non plus)
• Les spires dont on parle, ça se trouve où ?
• Je suppose que le courant passe dans les spires en question et c'est ça qui crée un champ magnétique qui va finir par faire tourner le "rotor" avec lequel  la jante de la roue est solidaire j'imagine.
• C'est quoi le couple NI ? J'ai compris que la carte mère gère la demande de courant auprès de la batterie. Par conséquent, la carte mère gère donc la variation de la force qui va entraîner la rotation du système. Mais c'est quoi le NI dans tout ça ?
• Quand tu parles "v par erpm" je ne comprends rien. Je suppose que "v" fait référence à une tension électrique. Je suppose que "RPM" veut dire Rotation Par Minute... mais je suis un peu perdu. Je ne comprends pas trop.

Merci de votre patience pour répondre. Ca pourrait me permettre de savoir un peu plus de chose pendant le confinement 😉

 

[Techos78]

Une photo de mon moteur de ks18s ouvert :

Du centre vers l'extérieur, on trouve successivement :

Stator
--1-- l'axe diamètre 17 mm, il est percé et pour cette partie visible il y a les trois gros fils moteur (triphasé), de l'autre côté passent les 5 fils de sondes de hall (3 signaux + 2 alimentations). Chez KS les bouts d'axe sont aplatis pour recevoir les portes-pédales.
--2-- la partie noire est un flasque percé/rainuré qui tient l'axe qui est claveté et emmanché à force, Il y a un flasque identique de l'autre côté.
--3-- maintenu autour des flasques il y a une couronne dentée en matériau magnétique (acier doux au silicium, feuilleté). ce sont les pièces polaires sur lesquelles sont enroulés les bobinages en fil de cuivre émaillé. le nombre est multiple de 3, chaque phase est successivement bobinée 1 dent sur 3, pour aboutir à un point commun (une épissure) qui est le "centre" du bobinage en étoile.
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--4-- à peine visible, il y a un espace qui sépare sans contact les parties 1, 2 et 3 (le stator) du reste 5, 6 et 7 qui est le rotor.
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Rotor
--5-- on a ensuite les aimants, collés côte à côte. il y en a un nombre pair car ils sont alternativement Nord et Sud. Mais le nombre est nécessairement différent du nombre de pièces polaires pour éviter tout crantage magnétique (comme dans un moteur pas à pas).
--6-- la partie suivante est la jante, qui porte à l'intérieur les aimants, et à l'extérieur le pneumatique. On peut remarques les trous taraudés proches des aimants, qui servent à fixer le carter de fermeture du moteur.
--7-- les deux carters moteurs, celui du côté visible il a été déposé, mais de l'autre côté il est toujours présent ce qui maintient le centrage stator-rotor.
--8-- on termine avec le pneumatique avec la chambre à l'intérieur.

Et bien sûr il y a deux pièces qui assurent l'interface mécanique entre stator et rotor, ce sont les roulements, dont la bague intérieure est glissée sur l'axe, et la bague extérieure maintenue par chaque carter moteur. 

J'ai juste résumé les éléments physiques, la description fonctionnelle serait un peu plus longue et fastidieuse, et ferait fréquemment appel à des notions que l'on acquiert en 1ière année d'électro-mécanique. (Lenz, Faraday, Maxwell, Lorentz, Tesla ...etc, que du beau monde...).

Modifié le 1 novembre 2020 par Techos78

[edae]

L'entrefer est vraiment très petit en effet, il faut savoir où il est pour deviner sa présence. Merci @Techos78 pour tes explications détaillées

[touthmosis]

Le 31/10/2020 à 11:48, Techos78 a dit :

Oui, c'est la cm qui gère le courant. Elle gère aussi les alarmes de fin de batterie (bip et tb), et elle arrête tout à tension trop basse. ce que ne peut pas faire les bms e-roues qui n'ont pas les mosfets de coupure en sortie.

Qui n'ont plus les mosfets de coupure en sortie, parce que trop dangereux dans le cas d'une mono roue. Dés le début et sur les conseil de Hobby gadget factory, beaucoup ont procédé au shuntage de ces éléments. 

Modifié le 1 novembre 2020 par touthmosis

[koto]

Il y a 2 heures, Techos78 a dit :

Une photo de mon moteur de ks18s ouvert :

-------------------------------------------------
--4-- à peine visible, il y a un espace qui sépare sans contact les parties 1, 2 et 3 (le stator) du reste 5, 6 et 7 qui est le rotor.
-------------------------------------------------

MERCI BEAUCOUP POUR TES REPONSES !!!! 🙂

 

Je suppose que c'est cette partie vide (--4--)  donc qui permet au stator et rotor d'être désolidarisés. Comment se fait-il que ça ne se touche pas avec la rotation ?

En fait, la prochaine question est la suivante: Comment est fixée la coque de la gyroroue pour que ça ne tourne pas. Je suppose que c'est mécaniquement fixée sur la partie stator. Est-ce exact ?

La question suivante est comment se fait il que les pédales (et ce qui est solidaire avec) restent horizontales ? Je propose un réponse et vous me corrigerez. On constate que si la roue n'est pas allumée les pédales ne restent pas horizonales. Donc, si on allume la roue, j'imagine que le gyroscope informe la carte carte mère sur la disposition (équilibre avant-arrière) de l'ensemble et cette dernière fait le nécessaire pour maintenir l'ensemble à une position qui a du être calibrée préalablement. Ensuite, quand on crée un déséquilibre en terme de centre de gravité sur la roue, la carte mère essaie de rétablir cet équilbre pour toujours  grosso modo retrouver la position neutre (par rapport au calibrage). On pourrait dire que la roue ne cherche pas du tout à avancer mais elle cherche surtout à revenir à la position neutre (alors qu'inconsciemment on se dit que la roue nous aide à avancer 😉 )

 

Autre point, j'ai regardé sur le site de www.ewheels.com des images de moteur pour les roues. Ce qu'ils appellent motor rim c'est en fait la jante plus les aimants visiblement. J'ai l'impression que la puissance du moteur vient de la combinaison entre les caractéristiques du bobinage (le fil et la manière de faire le bobinage je suppose) du stator et les caractéristiques des aimants du rotor. Est-ce exact ?

Ceci me fait penser que sur ma Tesla 16 pouces et ma MsuperX de 18 pouces (on dira), même si on a du C30 (caractéristques des aimants d'après vos indications), l'algorithme à utiliser sur la carte mère n'est pas forcément réglé pareil car on n'embarque pas tout à fait le même poids. On n'a pas non plus le même diamètre de pneu. Résultat, les données mécaniques ne sont pas identiques. J'imagine qu'il faut donc bien un algorithme par modèle de machine. Ce n'est pas parce que c'est le même moteur que l'on a sur deux modèles que l'on met le même logiciel sur la carte mère. Maintenant, si les différences sont vraiment négligeables alors c'est peut-être jouable d'avoir le même paramétrage du logiciel quand même. Ah on pourrait même dire qu'entre une MSX qui serait à 800Wh et une autre à 2400Wh (bien plus lourde) peut-être que ça a un sens d'avoir un logiciel différent sur la carte mère.

 

Modifié le 1 novembre 2020 par koto

[touthmosis]

Le gyroscope est bien soudé sur la CM, et elle même fixée sur le carter de la roue. L'action du gyroscope est de remettre la CM dans la position de calibrage et de faire le maximum pour la remettre dans la position de référence pendant l'utilisation. Si la CM est mal fixée sur son support, il y aura un fonctionnement anormal de la roue.

Modifié le 1 novembre 2020 par touthmosis

[Techos78]

Bon, il faut bien voir qu'une roue, c'est une structure vraiment simple. Voilà la châssis :

Oui, rien d'autre, le moteur, deux porte-pédales et deux pédales, et c'est tout.
Je précise que si je me suis mis dans un trou, c'est que ce truc est abominablement instable, c'est pire qu'une savonnette.

La coque et tout son contenu (batteries, cm avec capteurs...) vient coiffer tout ça en se fixant sur les côtés des porte pédales par 4, 6 ou 8 vis, et la coque est un peu guidée car elle est encastrée autour des porte-pédales. 

La photo est une ks16b, on voit les 6 vis de fixations au dessus de la pédale :

 

Pour le fonctionnel, tu as saisi le truc. Sans vouloir compliquer les choses, il n'est pas inutile de savoir que l'asservissement, qui agit uniquement sur le tangage, utilise deux capteurs : un gyromètre (mesure des rotations angulaires) pour la boucle rapide, et un accéléromètre (détection de la verticale) pour la boucle lente. En gros, l'ensemble cherche à aligner le centre de gravité roue+pilote avec le point de contact au sol. Pour cela, l'asservissement ne gère pas la vitesse, mais il crée des variation de vitesses pour équilibrer l'ensemble. En conséquence, une roue sans pilote continue son chemin à vitesse constante si elle est équilibrée. (ce n'est pas le cas de toutes les roues, la Monster 2400Wh par exemple).

Par analogie, on peut imaginer que l'on marche, avec un balais à l'envers en équilibre dans le creux de la main. Si le balais penche en avant, il faudra accélérer, en arrière il faudra décélérer, si c'est équilibré on garde la vitesse, peu importe laquelle. Ce sont les variations qui sont nécessaires, et elles seront principalement conditionnées par l'amplitude du déséquilibre et par la masse du balais.

Par contre, la vitesse est surveillée par les alarmes sonores (bip ou audio) ou sensitives (tilt back) . Le tilt back est une accélération fugitive de la roue qui est ressentie comme étant un "relevage de pédales", ce qui est bien sûr impossible, c'est simplement un décalage de consigne de verticalité.

Edit : bon, il est plus facile de saisir les notions de variations si on a (encore) en tête les bases de calcul différentiel et intégral.

Modifié le 1 novembre 2020 par Techos78

[papaCoursac]

Le 31/10/2020 à 11:13, misc a dit :

plus c’est large plus il est capable de couple.

Oui, absolument, je m'étonnais que cela  n'ait pas encore été dit. Pour augmenter le couple, il faut augmenter la force d'attraction entre pôles donc soit des aimants du rotor plus puissants (cad plus larges à matériau et aimantation égaux), soit augmenter le nb de tours  de fil sur les électro aimants du stator pour augmenter le champ magnétique, soit les 2. C'est ainsi que la MCM5 et la MSP ont des aimants très larges. On peut aussi augmenter l'intensité dans les bobinages du stator (batterie et câbles plus gros...) . Dans tous las cas plus de couple = plus de poids.